1.1 PPPoE简介

PPPoE（PPP over Ethernet）协议是一种把PPP帧封装到以太网帧中的链路层协议。PPPoE可以使以太网网络中的多台主机连接到远端的宽带接入服务器。

运营商希望把一个站点上的多台主机连接到同一台远程接入设备，同时接入设备能够提供与拨号上网类似的访问控制和计费功能。在众多的接入技术中，把多个主机连接到接入设备的最经济的方法就是以太网，而PPP协议可以提供良好的访问控制和计费功能，于是产生了在以太网上传输PPP报文的技术，即PPPoE。

PPPoE利用以太网将大量主机组成网络，通过一个远端接入设备连入因特网，并运用PPP协议对接入的每个主机进行控制，具有适用范围广、安全性高、计费方便的特点。

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1.2 PPPoE的工作原理

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PPPoE拨号可分为三个阶段，即Discovery阶段、Session阶段和Terminate阶段。

Discovery阶段：Discovery阶段由四个过程组成

  • PPPoE Client广播发送一个PADI（PPPoE Active Discovery Initial）报文，在此报文中包含PPPoE Client想要得到的服务类型信息。
  • 所有的PPPoE Server收到PADI报文之后，将其中请求的服务与自己能够提供的服务进行比较，如果可以提供，则单播回复一个PADO（PPPoE Active Discovery Offer）报文。
  • 根据网络的拓扑结构，PPPoE Client可能收到多个PPPoE Server发送的PADO报文，PPPoE Client选择最先收到到PADO报文对应的PPPoE Server作为自己的PPPoE Server，并单播发送一个PADR（PPPoE Active Discovery Request）报文。
  • PPPoE Server产生一个唯一的会话ID（Session ID），标识和PPPoE Client的这个会话，通过发送一个PADS（PPPoE Active Discovery Session-confirmation）报文把会话ID发送给PPPoE Client，会话建立成功后便进入PPPoE Session阶段。

完成之后通信双方都会知道PPPoE的Session-ID以及对方的以太网地址，它们共同确定了唯一的PPPoE Session。

Session阶段

分为两部分，一是PPP协商阶段、二是PPP数据传输阶段，PPPoE Session上的PPP协商和普通的PPP协商方式一致，分为LCP、认证、NCP三个阶段。

  1. LCP阶段主要完成建立、配置和检测数据链路连接
  2. LCP协商成功后，PPP进入NCP阶段，NCP是一个协议族，用于配置不同的网络层协议，常用的是IP控制协议（IPCP），它主要负责协商用户的IP地址和DNS服务器地址。

PPPoE Session的PPP协商完成后，就可以承载PPP数据报文
在PPPoE Session阶段所有的以太网数据包都是单播发送的

Terminate阶段

PPP通信双方都可以使用PPP协议自身来结束PPPoE会话，当无法使用PPP协议结束会话时可以使用PADT（PPPoE Active Discovery Terminate）报文。
进入PPPoE Session阶段后，PPPoE Client和PPPoE Server都可以通过发送PADT报文的方式来结束PPPoE连接。PADT数据包可以在会话建立以后的任意时刻单播发送，在发送或接收到PADT后，就不允许再使用该会话发送PPP流量了

1.3 PPPoE报文格式

字段 长度 含义
Destination_Address 48比特 以太网单播目的地址或者以太网广播地址（0xFFFFFFFF）。
- 对于Discovery数据包来说，该域的值是单播或者广播地址，PPPoE Client寻找PPPoE Server的过程使用广播地址，确认PPPoE Server后使用单播地址。

  • 对于Session阶段来说，该域必须是Discovery阶段已确定的通信对方的单播地址。

    | | Source_Address | 48比特 | 源设备的以太网MAC地址。 | | Ethernet_Type | 16比特 | 表示PPPoE拨号的阶段。
    - 当值为0x8863时表示Discovery阶段或Terminate阶段。

  • 当值为0x8864时表示Session阶段。

    | | VER | 4比特 | 表示PPPoE版本号，值为0x01。 | | Type | 4比特 | 表示PPPoE类型，值为0x01。 | | Code | 8比特 | 表示PPPoE报文类型。
    - 0x00：表示会话数据。
    - 0x09：表示PADI报文。
    - 0x07：表示PADO报文。
    - 0x19：表示PADR报文。
    - 0x65：表示PADS报文。
    - 0xa7：表示PADT报文。
    | | Session_ID | 16比特 | 表示一个网络字节序的无符号值。
    对一个给定的PPPoE会话来说该值是一个固定值，并且与以太网Source_address和Destination_address一起实际地定义了一个PPPoE会话。
    值0xFFFF为将来的使用保留，不允许使用。 | | Length | 16比特 | 表示PPPoE报文的Payload长度。它不包括以太网头部和PPPoE头部的长度。 | | Tag_Type | 16比特 | 表示网络字节序。 | | Tag_Length | 16比特 | 是一个网络字节序的无符号值，表示Tag_Value的字节数。 | | Checksum | 16比特 | 表示校验和字段，用于检验报文的正确性。 |

1.4 PPPoE报文类型

PPPoE报文可以根据Code域取值的不同，分为六种报文类型：

  • Code域为0x09，表示PADI报文。
  • Code域为0x07，表示PADO报文。
  • Code域为0x19，表示PADR报文。
  • Code域为0x65，表示PADS报文。
  • Code域为0x00，表示会话数据。
  • Code域为0xa7，表示PADT报文。

Discovery阶段

PADI（PPPoE Active Discovery Initiation）

  • Code域为0x09。
  • Session_ID域为0x0000。
  • TAG_Type域为0x0101（Service-Name），表明后面紧跟的是服务的名称。有且只有一个TAG_Type为Service-Name的TAG，其他类型的TAG可选。

图1 PADI数据包举例
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PADO（PPPoE Active Discovery Offer）

  • Code域为0x07。
  • Session_ID域为0x0000。
  • TAG_Type域的值不同，表明TAG的类型不同。
    • TAG_Type域为0x0101（Service-Name），表明后面紧跟的是服务的名称。
    • TAG_Type域为0x0102（AC-Name），表明后面紧跟的字符串唯一地表示了某个特定的访问集中器。
  • 有且只有一个TAG_Type为AC-Name的TAG，至少一个TAG_Type为Service-Name的TAG。

图2 PADO数据包举例
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PADR（PPPoE Active Discovery Request）

  • Code域为0x19。
  • Session_ID域为0x0000。
  • TAG_Type域为0x0101（Service-Name），表明后面紧跟的是服务的名称。有且只有一个TAG_Type为Service-Name的TAG，其他类型的TAG可选。

图3 PADR数据包举例
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PADS（PPPoE Active Discovery Session-confirmation）

  • Code域为0x65。
  • Session_ID域为Discovery阶段分配的数值。
  • TAG为可选。

图4 PADS数据包举例
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Session阶段

  • Ethernet_Type域设置为0x8864。
  • Code域为0x00。
  • Session_ID不允许发生改变，必须是Discovery阶段所指定的值。
  • TAG_Type域包含一个PPP帧。PPP帧的开始字段是PPP Protocol-ID。

图5 Session阶段数据包举例
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Terminate阶段

PADT（PPPoE Active Discovery Terminate）

  • Code域为0xa7。
  • Session_ID域为Discovery阶段分配的数值。
  • 无TAG。

图6 PADT数据包举例
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1.5 PPPoE实验

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PPPoE实验.zip

1.5.1 PPPoE服务器配置

  1. //建立DHCP地址池
  2. [Server]ip pool PPPoE
  3. [Server-ip-pool-PPPoE]network 192.168.1.0 mask 24
  4. [Server-ip-pool-PPPoE]gateway-list 192.168.1.1
  6. //配置虚拟接口模板
  7. [Server]interface Virtual-Template 1
  8. [Server-Virtual-Template1]remote address pool PPPoE
  9. [Server-Virtual-Template1]ppp chap user huawei
  10. [Server-Virtual-Template1]ppp chap password cipher huawei
  11. [Server-Virtual-Template1]ppp ipcp dns 8.8.8.8
  12. [Server-Virtual-Template1]ip address 192.168.1.1 24
  14. //在接口上启用PPPoE Server功能
  15. [Server]int GigabitEthernet 0/0/0
  16. [Server-GigabitEthernet0/0/0]pppoe-server bind virtual-template 1

1.5.2 PPPoE客户端配置

  1. [Client]int Dialer 1
  2. [Client-Dialer1]ppp chap user huawei
  3. [Client-Dialer1]ppp chap password cipher huawei
  4. [Client-Dialer1]ip address ppp-negotiate
  5. [Client-Dialer1]dialer user user1
  6. [Client-Dialer1]dialer bundle 1
  7. [Client-Dialer1]dialer-group 1

1.5.3 最终效果

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1.5.4 教材实验

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